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叶轮机械流固热耦合仿真及自主可控软件研制
1
作者 唐志共 何旭 +5 位作者 查浩 王子维 王栋志 储世博 柳阳威 李彬 《空气动力学学报》 北大核心 2025年第8期76-99,I0001,共25页
叶轮机械作为动力能源领域的关键设备部件,其性能和效率直接关系到动力系统的服役表现。随着高性能计算机系统硬件水平的高速发展,以及流体、强度和传热领域数值仿真能力的不断提升,流固热耦合仿真技术对于叶轮机械的设计优化、性能预... 叶轮机械作为动力能源领域的关键设备部件,其性能和效率直接关系到动力系统的服役表现。随着高性能计算机系统硬件水平的高速发展,以及流体、强度和传热领域数值仿真能力的不断提升,流固热耦合仿真技术对于叶轮机械的设计优化、性能预测以及故障预防起着越来越关键的作用。本文对叶轮机械流体、强度以及流固和流热仿真领域的主要数值方法和挑战问题进行了分析,以国产自主涡轮动力叶轮机械流固热耦合仿真软件(AeroEngine Numerical Simulation,AENS)为载体,介绍了同构/异构流固热耦合仿真软件架构,以及高效的耦合算法和鲁棒的网格技术。通过典型叶轮机械AENS流固/流热耦合仿真结果与试验数据的对比分析,表明AENS具备在高温、高压、高转速条件下的流固热耦合模拟能力,其应用前景广阔,为叶轮机械正向多学科耦合设计提供了重要支撑。 展开更多
关键词 流固热耦合 软件架构 数值仿真 叶轮机械 多学科耦合设计
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考虑流固耦合效应的压气机叶片气动性能研究
2
作者 李彬 储世博 +1 位作者 查浩 何旭 《空气动力学学报》 北大核心 2025年第8期119-129,I0002,共12页
为精确量化跨声速叶片气弹耦合效应并揭示其流动机理,本文使用自研流固耦合仿真软件AENS,对NASA Rotor 67跨声速风扇叶片进行流固耦合分析。通过分析跨声速转子叶片静气动弹性变形,分离叶片关键形变参数,进一步研究叶片变形对静气动性... 为精确量化跨声速叶片气弹耦合效应并揭示其流动机理,本文使用自研流固耦合仿真软件AENS,对NASA Rotor 67跨声速风扇叶片进行流固耦合分析。通过分析跨声速转子叶片静气动弹性变形,分离叶片关键形变参数,进一步研究叶片变形对静气动性能的影响。结果表明,在离心载荷和气动载荷的共同作用下,叶片变形主要为弯掠变形,且伴随安装角变化和径向变形。弯掠变形导致气流对叶片施加的载荷径向分量增大,分离区发展至叶尖后缘;安装角变化引起的攻角改变,导致高展长处的通道激波向上游移动;径向变形引起叶顶间隙的改变,泄漏涡夹角增大,变形后主泄漏流和二次泄漏流引起的损失增大。以上变形影响导致在近失速点处,变形后的总压比和绝热效率较静态叶片均有所降低,分别为1.18%和1.78%。研究验证表明,AENS软件在压气机流固耦合分析中展现出较好的预测精度,具有重要的工程应用价值。 展开更多
关键词 流固耦合 叶片弹性变形 静气动性能 压气机叶片
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E138烟气轮机国产化与技术提升
3
作者 成科 张力 李文建 《炼油技术与工程》 2025年第4期28-32,共5页
对原进口E138烟气轮机的改造方案进行技术经济分析,确定了国产化替代方案。通过对原进口三机组建模重构、转子动力学分析、气动还原等工作,取得一系列技术参数,在此基础上对原机组的设计进行了验证,结果与原机组的设计指标基本一致,证... 对原进口E138烟气轮机的改造方案进行技术经济分析,确定了国产化替代方案。通过对原进口三机组建模重构、转子动力学分析、气动还原等工作,取得一系列技术参数,在此基础上对原机组的设计进行了验证,结果与原机组的设计指标基本一致,证明模型重建及复核工作的技术正确,为后续改造和优化设计奠定了基础。采用高效叶型设计、气动计算、转子动力学分析及润滑油系统改造等新方法,确保国产烟气轮机具有低投资、高可靠性的特点。改造后的烟气轮机振动值为18~30μm,轴承温度、润滑油耗量等运行参数优良,标定输出功率达11000 kW以上,效率达82.1%。连续运行一年多的数据表明,国产烟气轮机的关键指标和运行性能均优于原E138烟气轮机,国产化效果显著。项目实际投资较预算大幅下降,改造经费节省1157万元,目前已收回全部投资。 展开更多
关键词 E138 烟气轮机 国产化 气动设计 轴系分析 转速谐频裕量 扭转临界转速 扭转固有频率
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级环境条件下某涡轮过渡段支板气动优化研究 被引量：1
4
作者 张振久 刘明俊 +4 位作者 梁倬铭 陈焕龙 王兵 肖海兵 杨显清 《工程热物理学报》 北大核心 2025年第4期1162-1172,共11页
针对涡轮过渡段的中间机匣支板通道存在高逆压力梯度而易于诱发附面层流动分离问题,提出支板的气动优化设计方法,并开展相关的优化设计研究。结果表明,高压涡轮出口的流场结构特征对于过渡段导流支板通道的气动性能与附面层流动影响较大... 针对涡轮过渡段的中间机匣支板通道存在高逆压力梯度而易于诱发附面层流动分离问题,提出支板的气动优化设计方法,并开展相关的优化设计研究。结果表明,高压涡轮出口的流场结构特征对于过渡段导流支板通道的气动性能与附面层流动影响较大,考虑支板上、下游级环境条件下的气动优化设计技术是解决这一问题的一种有效途径。优化后的支板通道结构能够削弱通道的附面层流动分离的尺度与强度,不仅涡轮系统的绝热效率最大分别提升了3.13%、1%以及0.12%,而且非设计状态下涡轮系统的气动性能良好。 展开更多
关键词 附面层分离 压力梯度 气动优化设计 流动匹配 涡轮过渡段支板
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不同掺氢比例对天然气混氢燃料特性参数的影响研究 被引量：1
5
作者 李晓丰 孔庆龙 +4 位作者 肖俊峰 许凌云 李显江 徐甲佳 张晓超 《电站系统工程》 2025年第1期1-3,9,共4页
为了获得掺氢比例变化对天然气混氢燃料特性参数的影响规律,针对某燃气轮机电厂常用天然气燃料,研究了不同掺氢体积比下体积高/低位燃料热值、低位燃料华白指数等燃料特性参数的变化规律。结果表明:随着掺氢体积比的增加,体积高/低位燃... 为了获得掺氢比例变化对天然气混氢燃料特性参数的影响规律,针对某燃气轮机电厂常用天然气燃料,研究了不同掺氢体积比下体积高/低位燃料热值、低位燃料华白指数等燃料特性参数的变化规律。结果表明:随着掺氢体积比的增加,体积高/低位燃料热值、燃料低位华白指数均降低,且基本呈线性关系;天然气燃料掺氢体积比从0%增加至50%,体积低位燃料热值、燃料低位华白指数和燃料密度分别减小了约34.63%、11.14%和44.17%,燃料体积流量增加了约52.97%,燃料喷射速度增加约53%;天然气燃料中掺氢越多,燃料的压缩因子越接近1,燃料越难压缩,也越接近理想气体。研究结果可为燃气轮机掺氢燃烧试验提供理论依据。 展开更多
关键词 燃气轮机 天然气 掺氢燃料 燃料热值 华白指数
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采用SHAP的高压涡轮级高维设计空间数据挖掘
6
作者 杨昭 郭振东 +2 位作者 苏鹏飞 汪祺能 宋立明 《西安交通大学学报》 北大核心 2025年第6期144-154,共11页
为厘清涡轮级高维设计空间中各变量对级性能的影响,基于数据挖掘方法SHAP对GE-E3高压涡轮第一级的93个设计变量进行了知识挖掘。除常规数据挖掘工作中显著变量对总体性能的影响分析外,发展了显著变量对涡轮级沿叶高方向性能分布影响的... 为厘清涡轮级高维设计空间中各变量对级性能的影响,基于数据挖掘方法SHAP对GE-E3高压涡轮第一级的93个设计变量进行了知识挖掘。除常规数据挖掘工作中显著变量对总体性能的影响分析外,发展了显著变量对涡轮级沿叶高方向性能分布影响的分析方法,可视化表示了改善级总体性能的设计变量所影响的涡轮级的具体位置;同时,充分发挥SHAP局部解释的优势,在设计空间中选取典型样本进行归因分析,研究了各设计变量在样本性能指标变化中所发挥的作用。研究发现,对于高压涡轮级,影响级效率的显著变量包括有效出气角、静叶三维积叠参数、叶片吸力面前缘附近样条控制点等。基于GE-E3高压涡轮数据集进行数据挖掘归纳得到涡轮级设计准则:减小动叶中间截面有效出气角、增大静叶中间截面有效出气角,静叶三维积叠点周向顶部位置、周向中间位置向压力面偏移,静叶中间截面、动叶中间截面吸力面前缘附近控制点均向叶片变薄方向移动。遵循设计准则得到的最终设计使级效率提高了0.65%。 展开更多
关键词 高压涡轮级 高维设计空间 数据挖掘 SHAP方法
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主燃孔参数对双级轴向旋流燃烧室流动与燃烧特性的影响
7
作者 陈闯 沈世成 +4 位作者 付雪青 安彦召 王禹璋 裴毅强 张岩 《内燃机工程》 北大核心 2025年第3期39-47,共9页
基于双级轴向旋流燃烧室燃用柴油试验工况进行了模拟仿真,讨论了主燃孔参数对旋流燃烧室流场和燃烧特性的影响。结果表明:当主燃孔中心轴线与燃烧室入口距离较大时,燃烧室中心回流区面积增大,而改变主燃孔直径对回流区影响较小;当主燃... 基于双级轴向旋流燃烧室燃用柴油试验工况进行了模拟仿真,讨论了主燃孔参数对旋流燃烧室流场和燃烧特性的影响。结果表明:当主燃孔中心轴线与燃烧室入口距离较大时,燃烧室中心回流区面积增大,而改变主燃孔直径对回流区影响较小;当主燃孔中心轴线与燃烧室入口距离较小时,燃烧效率明显降低,最低值低于90%,主燃孔直径改变对燃烧效率影响较小。在靠近燃烧室出口平面上,出口温度分布系数受主燃孔中心轴线与燃烧室入口距离影响较小,受主燃孔直径影响较大,最小值为0.423。 展开更多
关键词 轴向旋流燃烧室 流场 燃烧效率 出口温度分布
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摩擦系数对燕尾形叶根-轮槽静强度的影响
8
作者 陈良 李雪松 《热能动力工程》 北大核心 2025年第1期1-9,共9页
为了研究摩擦系数对燕尾形叶根-轮槽静强度的影响规律及机理,以某300 MW F级重型燃气轮机燕尾形叶根-轮槽模拟件为研究对象,针对摩擦系数取值0~1的范围开展了有限元数值模拟,分析了等效应力、法向接触力、切向接触力、滑移量等参数的变... 为了研究摩擦系数对燕尾形叶根-轮槽静强度的影响规律及机理,以某300 MW F级重型燃气轮机燕尾形叶根-轮槽模拟件为研究对象,针对摩擦系数取值0~1的范围开展了有限元数值模拟,分析了等效应力、法向接触力、切向接触力、滑移量等参数的变化规律及原因。结果表明:燕尾形叶根-轮槽最大等效应力随着摩擦系数的增大而先减小后增大,说明设计与安装时接触面摩擦系数的选取不一定越小越好;摩擦系数从0.1增大到0.5,燕尾形叶根-轮槽最大等效应力增大了30.45%,说明燃气轮机运行中接触面摩擦系数的增大对叶根-轮槽危害较大;当摩擦系数小于0.5时,摩擦系数对燕尾形叶根-轮槽的影响较大,当摩擦系数大于0.5时,由于接触面摩擦状态由滑移逐渐变为粘着,摩擦系数的影响逐渐减弱;摩擦系数对燕尾形叶根-轮槽静强度的影响通过接触面上法向接触力、切向接触力、摩擦状态的共同作用来实现;齿面所有位置的等效应力峰值随着法向接触力的减小而减小,倒角等效应力峰值及其邻近接触面边缘的等效应力峰值随着切向接触力的增大而增大。 展开更多
关键词 燃气轮机 燕尾形 摩擦系数 静强度 有限元分析
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基于压气机一维性能分析的导叶调节规律研究
9
作者 于佳正 邱佳慧 +3 位作者 杨晨 张敏 杜娟 张磊 《工程热物理学报》 北大核心 2025年第6期1844-1857,共14页
为快速评估轴流压气机特性,发展了基于平均中径法的轴流压气机特性一维预测方法,并针对所采用经验模型开发了一种自适应标定方法,以提高模型预测精度。基于上述一维模型,对三台压气机进行了非设计工况特性分析验证,并选取其中一台1.5级... 为快速评估轴流压气机特性,发展了基于平均中径法的轴流压气机特性一维预测方法,并针对所采用经验模型开发了一种自适应标定方法,以提高模型预测精度。基于上述一维模型,对三台压气机进行了非设计工况特性分析验证,并选取其中一台1.5级跨音压气机进行变导叶角度特性预测研究,通过与三维数值模拟和实验结果对比,验证了该方法在不同转速和不同导叶调节角度下预测性能的准确性。最后,在上述一维分析方法的基础上,结合NSGAII算法开展了1.5级跨音压气机不同转速下导叶调节寻优研究,并通过三维数值模拟验证了优化结果的有效性。研究结果表明,所发展的耦合方法有望为多级轴流压气机变导叶/静叶角度方案的快速筛选提供一种高效准确的预测手段。 展开更多
关键词 轴流压气机 一维分析法 经验模型标定 优化算法 导叶调节
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涡轮旋转盘腔实验技术研究进展
10
作者 吴磊 尹钊 +2 位作者 张华良 徐玉杰 陈海生 《工程热物理学报》 北大核心 2025年第7期2208-2222,共15页
转静盘腔作为涡轮的重要组成部分,对部件效率、轮盘换热以及轴向力分布等均有显著影响。人们通过大量实验研究,在盘腔内部流动机理认知、性能评价和结构改进等方面获得了长足进步,特别是结合新型测试技术获得了新视角、新模型和新结构,... 转静盘腔作为涡轮的重要组成部分,对部件效率、轮盘换热以及轴向力分布等均有显著影响。人们通过大量实验研究,在盘腔内部流动机理认知、性能评价和结构改进等方面获得了长足进步,特别是结合新型测试技术获得了新视角、新模型和新结构,然而目前仍存在小空间、高转速、高温度、非定常、难观测等挑战。本文基于公开文献以及相关实验团队的研究成果,对国内外典型涡轮旋转盘腔试验台的构成以及主要系统进行分类和介绍,并着重对涡轮内压力、温度、速度、以及封严效率测量技术进行总结。总的来看,现有试验台各具特色并涵盖了不同主流入侵形式以及研究要点,但在参数指标方面仍有待提升,同时各种新型测量技术手段丰富,但需要在降低流场影响、提高抗干扰能力、可视化技术以及非接触测量等方面进一步加强。 展开更多
关键词 涡轮 转静盘腔 测量技术 轮缘密封 试验台
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超临界二氧化碳向心透平流动损失分解及损失特性研究
11
作者 刘如一 刁安娜 +4 位作者 迟志男 张帅钊 邓清华 李军 丰镇平 《西安交通大学学报》 北大核心 2025年第10期96-105,共10页
针对超临界二氧化碳(SCO_(2))向心透平流动损失耦合机制不清晰以及优化方向不明确的问题,以循环输出功率为150 kW的SCO_(2)向心透平为对象,基于熵产理论,采用不同边界条件设置、多次数值模拟和涡量分析方法,开展了流动损失分解、损失来... 针对超临界二氧化碳(SCO_(2))向心透平流动损失耦合机制不清晰以及优化方向不明确的问题,以循环输出功率为150 kW的SCO_(2)向心透平为对象,基于熵产理论,采用不同边界条件设置、多次数值模拟和涡量分析方法,开展了流动损失分解、损失来源定位以及损失特性分析。模拟结果表明:设计工况下,该向心透平的流动损失由大到小依次为泄漏损失、静叶损失、混合损失、动叶损失,分别占总损失的44.43%、31.82%、11.98%和11.77%;当偏离设计工况时,泄漏损失和静叶损失占比减小,混合损失占比增大,动叶损失占比变化不大;泄漏损失产生的主要原因是动叶进口叶顶间隙相对较高,透平泄漏量较大,减小动叶叶顶间隙尺寸可显著减小透平的熵产和泄漏损失;静叶损失主要产生于通道中后区域,动叶损失在动叶中段位置处急剧增大。研究结果可为百千瓦级SCO_(2)动力循环向心透平的气动设计和型线优化提供数据支撑。 展开更多
关键词 超临界二氧化碳 向心透平 流动损失分解 熵产理论
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面向气膜冷效提升的涡轮叶栅全端壁非轴对称造型设计优化
12
作者 陶志 王杰 +3 位作者 李柏霖 闫毅飞 宋立明 李军 《西安交通大学学报》 北大核心 2025年第8期64-74,共11页
为探索非轴对称端壁设计对端壁封严冷气和气膜孔气膜冷效的提升机制,提出一种基于周期性非均匀有理B样条曲面的全端壁非轴对称造型方法,解决了传统方法对叶栅前缘上游区域的几何约束限制。建立包含端壁槽缝与离散气膜孔的涡轮叶栅数值... 为探索非轴对称端壁设计对端壁封严冷气和气膜孔气膜冷效的提升机制,提出一种基于周期性非均匀有理B样条曲面的全端壁非轴对称造型方法,解决了传统方法对叶栅前缘上游区域的几何约束限制。建立包含端壁槽缝与离散气膜孔的涡轮叶栅数值仿真模型,并通过试验数据验证仿真模型的可靠性。以端壁平均气膜冷却效率为目标,采用基于Kriging代理模型的全局优化算法开展端壁优化设计。仿真结果表明:相比原始轴对称端壁,3个吹风比下的非轴对称端壁平均气膜冷却效率分别提升了9.36%、10.68%和14.76%,叶栅出口总压损失系数基本不变;非轴对称端壁造型不仅改变了端区的压力分布,大幅降低了叶片前缘附近的静压及叶栅通道进口位置的横向压力梯度,使得冷却射流能够对叶片前缘附近及通道进口形成更宽的气膜覆盖范围,还削弱了端区横向二次流,抑制了其对冷却射流的卷吸作用,使得靠近叶片压力面侧端壁上的气膜覆盖得到强化。研究结果可为现代高气热负荷涡轮端壁的冷却防护提供理论依据和技术参考。 展开更多
关键词 非轴对称端壁 设计优化 离散气膜孔 气膜冷却 吹风比
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基于机理修正的小型燃气轮机变工况神经网络模型构建方法研究
13
作者 叶旖茵 韩巍 +3 位作者 李济超 马文静 韩泽鹏 宋新阳 《动力工程学报》 北大核心 2025年第4期505-513,共9页
燃气轮机变工况热力性能具有较强的非线性特点,基于物理模型的方法计算耗时长且计算误差较大,而基于数据驱动的方法对样本数据数量依赖强且计算过程中没有物理机理上的约束。为了克服这两种方法存在的问题,根据小型燃气轮机压缩和膨胀... 燃气轮机变工况热力性能具有较强的非线性特点,基于物理模型的方法计算耗时长且计算误差较大,而基于数据驱动的方法对样本数据数量依赖强且计算过程中没有物理机理上的约束。为了克服这两种方法存在的问题,根据小型燃气轮机压缩和膨胀过程的物理机理,提炼出变工况运行的内外部影响参数与发电效率、排烟温度及排烟流量之间存在的约束关系,并结合神经网络基本框架,提出了基于机理修正的小型燃气轮机变工况神经网络模型(即改进模型)。具体算例的结果表明:利用已知的燃气轮机部件性能和部分数据样本,即可建立高精度的燃气轮机变工况神经网络模型;改进模型对关键参数的预测相对误差在0.941%以下,预测平均相对误差为0.583%,其预测平均相对误差为使用相同样本的基于纯数据驱动的神经网络预测误差的70.122%,为基于物理模型的方法计算误差的14.916%。 展开更多
关键词 燃气轮机 变工况计算 机理修正 神经网络
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涡轮叶片气膜孔口微挡板对冷却效率的影响
14
作者 齐凤君 许伟刚 +2 位作者 王傲 柳林 卜诗 《船舶工程》 北大核心 2025年第10期84-91,共8页
[目的]为了进一步提高燃气轮机叶片气膜的冷却性能,[方法]提出一种孔口带百叶挡板的新型气膜孔结构,基于平板结构,运用湍流模型SST k-ω进行数值模拟。对4种吹风比情况下新型气膜孔结构与传统气膜孔结构对冷却效率的影响进行分析。[结果... [目的]为了进一步提高燃气轮机叶片气膜的冷却性能,[方法]提出一种孔口带百叶挡板的新型气膜孔结构,基于平板结构,运用湍流模型SST k-ω进行数值模拟。对4种吹风比情况下新型气膜孔结构与传统气膜孔结构对冷却效率的影响进行分析。[结果]结果表明:靠近气膜孔出口位置时,吹风比为1.5的气膜孔冷却效率最高;当吹风比为2.0时,相较于传统孔型,带百叶挡板的气膜孔冷却效率提升最显著。[结论]研究成果可为船舶燃气轮机叶片设计优化提供一定参考。 展开更多
关键词 涡轮叶片 气膜冷却 冷却效率 数值模拟
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带锥形孔的矩阵冷却通道流动换热多目标优化
15
作者 徐亮 叶玮琦 +2 位作者 李云龙 席雷 高建民 《西安交通大学学报》 北大核心 2025年第7期66-76,共11页
为了降低内部冷却通道气流的流动阻力、加速冷气局部流动、增强肋壁附近的涡流扰动从而增强换热,针对某新型的涡轮叶片内部矩阵冷却结构在肋板处添加了收缩型锥形孔,构建新型锥孔肋矩阵冷却通道,并进行了多目标优化设计。采用雷诺平均Na... 为了降低内部冷却通道气流的流动阻力、加速冷气局部流动、增强肋壁附近的涡流扰动从而增强换热,针对某新型的涡轮叶片内部矩阵冷却结构在肋板处添加了收缩型锥形孔,构建新型锥孔肋矩阵冷却通道,并进行了多目标优化设计。采用雷诺平均Navier-Stokes方程(RANS)数值模拟研究了该结构肋间距与肋宽的比值k、肋倾角α、锥角β对流动换热的影响规律;建立了努塞尔数和摩擦因子的响应面预测模型,并分析了模型的有效性;通过非支配排序遗传算法-Ⅱ(NSGA-Ⅱ)结合逼近于理想值的排序方法(TOPSIS)寻优,获得了研究参数范围内的最优结构。研究结果表明:两个目标函数的响应面预测模型的平均误差分别为0.967%、2.182%,最大误差分别为3.063%、4.517%。在Re为5000、热流密度q为2000 W/m^(2)的条件下,最佳结构参数为:k=2.461,α=54.774°,β=1.415°。优化后的矩阵冷却通道与光滑通道的无量纲努塞尔数的比Nu/Nu_(0)和摩擦因子的比f/f_(0)以及综合换热系数F的误差分别是0.32%、3.38%和1.51%,表明优化方法是有效的。收缩型锥形孔促进了下游涡系的产生,有效降低流动阻力的同时增强了换热均匀性。优化结构相比原始结构的Nu/Nu_(0)提升了6.37%,f/f_(0)下降了17.69%,综合换热系数F提升了13.43%,实现了冷却性能的提升。 展开更多
关键词 矩阵冷却 涡轮叶片 多目标优化 锥形孔
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基于不平衡重径积的弯曲转子处理方法研究
16
作者 吴攀 袁超 +3 位作者 何东 刘方俊 张杰 冯文豪 《热力透平》 2025年第2期159-162,共4页
某些场景下,弯曲转子由于现场条件限制,无法采用传统方案进行处理。通过有限元软件建立了弯曲转子简易模型,计算了弯曲转子的不平衡重径积,并在转子中部进行了试重,进而确定了最优的中部配重方案,同时结合振型理论在端部采用了配重相同... 某些场景下,弯曲转子由于现场条件限制,无法采用传统方案进行处理。通过有限元软件建立了弯曲转子简易模型,计算了弯曲转子的不平衡重径积,并在转子中部进行了试重,进而确定了最优的中部配重方案,同时结合振型理论在端部采用了配重相同的动平衡方法。工程实践表明,该解决方案的实施效果较好,能够在现场有效处理弯曲转子振动大的问题。研究成果可为弯曲转子的现场降振处理提供参考。 展开更多
关键词 汽轮机 弯曲转子 动平衡 不平衡重径积
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某型船用燃气轮机引气加热防冰预测
17
作者 刘晓刚 王萌 +1 位作者 王忠义 范立云 《燃气轮机技术》 2025年第1期9-14,共6页
随着我国“极地战略”的不断深入,对燃气轮机等舰船动力装置防冰研究提出了更高的要求。以往研究主要关注引气流动控制及仿真,对引气防冰计算和参数研究尚很少涉及。基于进气冷凝结冰原理相关热力学公式分析,本研究首先明确了引气防冰标... 随着我国“极地战略”的不断深入,对燃气轮机等舰船动力装置防冰研究提出了更高的要求。以往研究主要关注引气流动控制及仿真,对引气防冰计算和参数研究尚很少涉及。基于进气冷凝结冰原理相关热力学公式分析,本研究首先明确了引气防冰标准,提出了压气机引气加热计算方法。进而通过某气电厂重型燃气轮机引气加热温升和湿降数据对比,验证了本文提出算法的正确性。最后,选取某型25 MW级船用燃气轮机数据,预测得到了不同压损和湿度条件下所需的引气温升、引气比例和引气热功率。指出极限防冰条件下,最大引气比例在1.1%~2.4%之间、引气热功率在370~770 kW之间。相关研究成果对指导引气防冰系统设计具有重要参考价值。 展开更多
关键词 燃气轮机 进气系统 引气 防冰 预测
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基于场协同原理的燃气主机箱体散热分析及优化
18
作者 黄志强 张国旭 +4 位作者 王智勇 王硕 王程 李涛 游正涛 《机械强度》 北大核心 2025年第4期139-147,共9页
为保证燃气透平机组安全稳定运行,掌握主机箱体通风系统的换热机制,开展了燃气透平机组主机箱体通风散热研究。基于场协同原理,对主机箱体内部流场、温度场和关键设备的散热性能进行分析,并提出加装导流装置的优化方案。结果表明,主机... 为保证燃气透平机组安全稳定运行,掌握主机箱体通风系统的换热机制,开展了燃气透平机组主机箱体通风散热研究。基于场协同原理,对主机箱体内部流场、温度场和关键设备的散热性能进行分析,并提出加装导流装置的优化方案。结果表明,主机箱体内高温区域体积占比达到7.6%,主要集中在燃气轮机轴部件附近,该部件为主机箱体内主要热源,外表面平均温度高达86.94℃;加装50°导流装置后,主机箱体高温区域体积占比减至5.1%,燃气轮机轴外表面平均温度降至81.98℃,散热效果得到显著提升。 展开更多
关键词 燃气透平机组 通风散热 数值模拟 场协同原理 优化设计
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跨音速轴流压气机叶顶间隙变化对其性能影响
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作者 王巍 何武亮 +2 位作者 孙伟文 贺天存 王柏贺 《热科学与技术》 北大核心 2025年第2期174-182,共9页
为了研究叶顶间隙变化对多级轴流压气机性能的影响规律,以NASA设计的五级核心轴流压气机74A的前3.5级压气机为研究对象,基于S-A湍流模型,采用三维定常求解方法,研究高转速(跨音速)与低转速(亚音速)下多级轴流压气机叶顶间隙变化对间隙... 为了研究叶顶间隙变化对多级轴流压气机性能的影响规律,以NASA设计的五级核心轴流压气机74A的前3.5级压气机为研究对象,基于S-A湍流模型,采用三维定常求解方法,研究高转速(跨音速)与低转速(亚音速)下多级轴流压气机叶顶间隙变化对间隙流动影响,揭示间隙流动影响压气机特性的机理。结果表明:叶顶间隙增大使叶顶泄漏流与主流的相互干涉作用增大,同时跨声速存在的激波使无量纲螺旋度变化程度加剧,表明泄漏涡破碎程度加剧,且熵增区域与效率相关,而低能区域与压比相关。叶顶间隙每增大17%时,高转速与低转速最大效率分别下降约为0.155%与0.170%,对应总压比下降0.023%与0.086%。压气机最高效率及对应总压比与叶顶间隙变化呈线性关系,该研究成果为多级轴流压气机一维性能提供准确预测。 展开更多
关键词 轴流压气机 叶顶泄漏流 叶顶泄漏涡 激波 无量纲螺旋度
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基于改进布谷鸟搜索算法的压气机特性曲线预测
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作者 王巍 李哲 +3 位作者 刘祎阳 姜孝谟 刘朋 李士龙 《推进技术》 北大核心 2025年第1期219-227,共9页
为了提高压气机特性曲线的预测精度和边界工况点的泛化能力,本文提出了一种改进布谷鸟搜索算法优化BP(ICS-BP)的模型,应用于某轴流压气机流量-压比特性预测方法研究,并对比分析了采用传统BP、遗传算法优化BP(GA-BP)、布谷鸟搜索算法优化... 为了提高压气机特性曲线的预测精度和边界工况点的泛化能力,本文提出了一种改进布谷鸟搜索算法优化BP(ICS-BP)的模型,应用于某轴流压气机流量-压比特性预测方法研究,并对比分析了采用传统BP、遗传算法优化BP(GA-BP)、布谷鸟搜索算法优化BP(CS-BP)、径向基函数神经网络(RBF)、极限学习机(ELM)、自优化支持向量机(MSVM)和ICS-BP模型的预测结果。分析显示,ICS-BP模型整体预测结果的相对误差最小,普遍在±1%以内,评价指标展现出最高的精度和鲁棒性,预测结果具有最佳的泛化能力,且优化后的模型解决BP易陷入局部最优的问题;ELM和RBF模型运行速度较快的情况下依然具有良好的整体预测精度,但对于边界工况点预测效果欠佳,适用于对时间成本要求高的场景。针对7F重型燃气轮机和NASA74A型号压气机特性曲线,通过ICS-BP模型预测的压比特性精度较高,整体预测结果的平均绝对百分误差分别为1.129%和0.590%,进一步验证了其在特性预测方面的优势。 展开更多
关键词 压气机特性 曲线预测 改进布谷鸟搜索算法 神经网络 泛化能力
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